Ecokoppelverband zuinig met gasolie en royaal met ruimte

Een nieuw ontwerp voor een koppelverband (177,50 x 11,45 meter), brengt het brandstofverbruik van deze binnenvaartschepen met bijna dertig procent omlaag. Dat stellen Ad Schroot, walkapitein van de Danser Group in Sliedrecht en technisch specialist Bert Duijzer van Concordia Shipyards in Werkendam. Danser en Concordia staan samen aan de basis van het nieuwe concept.

Ad Schroot en Bert Duijzer op het balkon van Concordia in Werkendam. (Foto Hans Heynen)

1/1

Gerelateerd nieuws

Sluis Eefde is er klaar voor

Sluizen Terneuzen breken record

VT worstelt zich een plek in Panama

Binnenvaart moet technisch vernieuwen

Meer over

Actueel

De berekende brandstofbesparing is gebaseerd op een databank waarin Danser tientallen jaren het brandstofverbruik van zijn schepen nauwkeurig bijhield, inclusief beladingsgraad, vaaromstandigheden en waterstanden. Binnenkort worden modeltesten gedaan bij een onderzoeksinstituut. Daar wordt ook gekeken welk type voortstuwing het beste presteert, een asloze, een contraroterende of een meer conventionele schroef. In principe krijgen de schroeven een diameter van minimaal twee meter, wat bijzonder groot is voor een binnenvaartschip. Er wordt geen gebruik gemaakt van luchtsmering met ultra fijne microbelletjes, omdat die niet werkt bij de relatief lage snelheden in de binnenvaart.

Aandrijving
‘Afhankelijk van de vaaromstandigheden wordt tien tot vijftien procent van de besparing gehaald door de verbeterde rompvorm', zegt Duijzer. ‘Het gebruik van grotere schroeven en een betere aanstroming levert vijftien tot dertig procent besparing op.'

Verder wordt waarschijnlijk gekozen voor een dieselelektrische aandrijving. Daarmee kan met generatoren de vermogensvraag nauwkeurig op het aanbod worden afgestemd, wat eveneens brandstofbesparing oplevert.

Bij de ontwikkeling van het Ecokoppelverband is gebruikgemaakt van bestaande technieken. ‘Daarvan zijn er veel ontwikkeld, maar ze zijn nooit samengebracht in een totaalontwerp', zegt Duijzer, die voor hij naar Concordia ging bij Scheepswerf Jooren werkte. ‘Bij Jooren was ik onder meer betrokken bij de ontwikkeling en bouw van de eerste serie van zes in Nederland gebouwde binnenvaartcasco's in jaren. Toen de schepen klaar waren, merkten we dat het eerste schip 1100 meter per uur sneller voer dan het volgende. We gingen op zoek naar de oorzaak en het bleek dat het schip met de kanalenboegschroef langzamer voer. Turbulentie rond de kanalen veroorzaakte het verschil. We hebben toen een hydraulische klep ontwikkeld waarmee deze kanalen tijdens het varen kunnen worden gesloten. Dit gaf een herstel in snelheid van circa 700 meter. En zo zijn er vanuit de praktijk een heleboel brandstofbesparende technieken ontwikkeld door diverse partijen.'

Meer lading
‘Bijkomend voordeel is dat het koppelverband tien procent meer lading meeneemt', zegt Schroot, sinds kort voorzitter van Vereniging De Binnenvaart. ‘Tien procent betekent voor ons 34 teu extra.'

Het koppelverband neemt 382 teu mee in vier lagen. De winst wordt voor een deel gehaald doordat de scheepromp van gondels is voorzien, waardoor de aandrijving verder naar achteren kan worden geplaatst en de machinekamer verkleind kan worden. ‘In het ruim van het 105 meter lange schip passen veertien lengtes containers in plaats van dertien. In de bak gaat het aantal lengtes van negen naar tien.'

De voor de aandrijving benodigde generatoren komen in het voorschip en de zijbeunen te staan. ‘Het schip ligt daardoor beter in balans, zodat minder ballast hoeft te worden gezet. We gebruiken de generatoren ook voor de aandrijving van de boegschroef en voor de koelcontainers.'

Gondels
Met een diameter van meer dan twee meter zijn de schroeven een kleine tien procent groter dan de grootste die tot nu toe in de binnenvaart werden gebruikt. ‘En toch kan het koppelverband heel goed met laag water uit de voeten. We kunnen op 1,40 meter meer containers meenemen dan op onze huidige koppelverbanden', zegt Schroot. ‘Hoeveel precies is nog moeilijk te zeggen. Dat hangt ook af van het uiteindelijke gewicht van het casco. De precieze materiaalkeuze ligt nog niet vast.'

De schroeven hangen achter twee langwerpige gondels. Die dekken eventuele schroefassen helemaal af. ‘We wilden geen uitstekende schroefassen met bijbehorende appendages.' De gondels zijn geïntegreerd in het achterschip dat van stuurboord naar bakboord welvend verloopt. De gondels zorgen voor extra drijfvermogen van het achterschip en minder turbulente aanstroming van water naar de schroeven. Dit ‘twin gondola' systeem wordt al een aantal jaren op zeegaande schepen waaronder hopperzuigers toegepast en verbetert in ondiep water de aanstroming naar de schroeven. Op de baggerschepen worden de gondels ook gebruikt om een deel van de aandrijflijn in weg te werken. ‘Ook als we voor een asloze voortstuwing kiezen handhaven we de gondels', zegt Duijzer. ‘Het achterschip krijgt geen scheg in het midden.'

Asloos
Hoewel traditionele tunnels ontbreken, loopt het achterschip naar de zijden toe wat naar beneden door om te voorkomen dat de voortstuwing lucht aanzuigt wanneer het schip in ondiep water vaart. Het water stroomt zo echter beter via de zijkanten naar de voortstuwing. Er hoeft dus minder water via het vlak te worden aangezogen.

Onderzoek van Marin toonde aan dat hopperzuigers met twin-gondola's in laag water vijftien procent minder weerstand hebben dan hopperzuigers met een praamvormig achterschip.

Bedoeling is de komende tijd modeltesten uit te voeren bij Marin of DST Duisburg. ‘We doen dat liefst met de componentenleveranciers.'

Op dit moment produceren Van der Velden en Voith Schneider asloze schroeven. Bij deze schroeven zijn de bladen vastgezet in een ring die ronddraait in een korte buis. De elektromotor zit weggewerkt in de buis en de ring (de stator in de buis, de rotor in de ring). Wikkelingen en magneten zijn in epoxy gegoten, zodat er voor de koeling water door de motor kan stromen.

Een andere optie zijn contraroterende roerpropellers van Veth Propulsion. Dat bedrijf werkt bovendien aan een alternatief voor de asloze schroef. De propellers worden vast gemonteerd. ‘Het worden dus geen roerpropellers, achter elke schroef hangt straks één roer.'

Schouders
De boeg van de bak van het koppelverband is onconventioneel. ‘We hebben echter niet gekozen voor een bulb, zoals bijvoorbeeld de Aspali of de Volharding 7. Wij hebben meer een hydrodynamische band rond de boeg. Die zit onder de waterlijn en loopt naar achteren geleidelijk weg in de uitlopende romp', zegt Schroot. ‘Het is eigenlijk of de boeg op twee schouders rust. Dit zorgt voor lift en vermindert de weerstand van het voorschip. Het zorgt ook voor een betere aanstroming van water van de boeg naar de schroeven via het vlak.'

De aparte boegconstructie moet vijf tot acht procent rendementsverbetering opleveren.

Schip en bak sluiten uiteraard naadloos op elkaar aan, waarbij de boegen van de tegen elkaar liggende voor- en achterschepen licht oplopen. ‘In het achterschip van de van de zelfvarende bak zit een roosterboegschroef (compact-Veth jet) voor de aandrijving. Die werkt onder zo'n hoek optimaal en wanneer hij uit staat levert het, met de lamellen naar achteren gericht, geen turbulentie op.'

ASD Ship Design uit Alblasserdam verzorgde de ontwerptekeningen. HME heeft geholpen met het aanvragen van subsidie voor de ontwikkeling van het zuinige koppelverband. (HH)

Neem nu een gratis abonnement op de Nieuwsbrief. U krijgt dan twee keer per week alle maritieme nieuws in uw emailpostbus.